[发明专利]活塞连杆组和内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及往复活塞式内燃机领域，具体地，涉及一种用于发动机中的活塞连杆组和包括该活塞连杆组的内燃机。

背景技术

众所周知，在发动机中广泛应用的曲柄连杆机构为刚性的铰链连接。活塞的往复式运动通过连杆转化为曲轴的转动，从而输出动力。

如图1所示，活塞销20固定安装在活塞10上，连杆30的连杆小头固定在活塞销20上，连杆30的连杆大头固定在曲轴40上。这种结构虽然简单轻便，但存在一个问题。在往复活塞式内燃机的做功行程中，发动机的最大爆发压力出现在上止点之后的一个较小的曲轴转角范围（通常介于5°-15°）内，在该曲轴转角范围内，连杆的摆角也很小。通过内燃机动力学公式（其中，F表示燃料燃烧产生的气体压力，表示曲轴转动的角度，β表示连杆摆动的角度，Ft表示驱动曲轴转动的切向分力）可知，曲轴转角和连杆摆角β都很小的时候，切向分力Ft占气体压力的比例很小，或者说气体压力只有很小一部分被分配到曲轴的切向方向。

当曲轴转过上止点较大的角度后，虽然曲轴转角和连杆的摆角β增加，但此时燃料燃烧产生的气体压力F已经远小于最大爆发压力点时的压力，即通过连杆提供给曲轴的力减小了很多，因而即使曲轴转角和连杆的摆角β增加，使切向分力Ft占气体力的比例提高，但是由于总的气体力已经减小了很多，能够推动曲轴旋转的切向分力Ft的提高受到限制，因而不能很好的利用燃料燃烧产生的气体压力F，换言之，曲轴扭矩的提升受到明显地限制。

因此，在上述的曲柄连杆机构中，不能将燃料燃烧产生的气体压力充分地作用在曲轴上，使得往复活塞式内燃机的做功效率不够高。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种活塞连杆组，该活塞连杆组可以提高曲轴的输出动力。

为了实现上述目的，本发明提供一种活塞连杆组，该活塞连杆组包括活塞、活塞销和连杆，所述连杆的连杆小头安装在所述活塞销上，所述连杆的连杆大头安装在曲轴上，其中，在所述活塞的内表面上固定安装有储能组件，所述活塞销安装在该储能组件上。

具体地，所述活塞连杆组在做功行程中，所述储能组件包括储能阶段和释能阶段，在所述储能阶段和所述释能阶段中，所述活塞销相对于所述活塞销的初始位置具有位移。

优选地，在所述曲轴从上止点开始转动到0°~20°之间时，所述活塞销相对于所述活塞销的初始位置具有位移。

优选地，所述曲轴从上止点开始转动5°~15°之间时，所述位移达到最大。

具体地，所述储能组件包括至少两个平行的钢板弹簧，所述钢板弹簧的两端安装在所述活塞的内表面上，并且在两个所述钢板弹簧上分别固定有安装座，所述活塞销的两端安装在该安装座上。

优选地，所述活塞销的中心轴线与所述活塞的中心线垂直，所述钢板弹簧的长度方向与所述活塞销的轴线垂直。

进一步地，所述活塞连杆组包括导向杆，该导向杆的一端铰接在所述活塞的内表面上，另一端铰接在所述活塞销上。

优选地，所述活塞连杆组在做功行程中，所述导向杆位于所述活塞销的一侧，所述连杆位于所述活塞销的另一侧。

此外，本发明的另一个目的是提供一种可以提高做功效率的内燃机。

为了实现上述另一个目的，本发明提供的内燃机包括根据以上所述的活塞连杆组。

由于本发明提供的活塞连杆组在做功行程中，储能组件可以在曲轴转过上止点后的一定角度范围内将部分能量暂存，并且随着活塞进一步地向下移动，可以通过储能组件释放能量，从而将燃料燃烧产生的气体压力充分地作用在曲轴上，提高了曲轴的输出动力。相应地，包括该活塞连杆组的内燃机提高了做功效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中活塞连杆组的结构示意图；

图2是本发明的活塞连杆组的第一实施方式的结构示意图；

图3是本发明的活塞连杆组的第一实施方式中曲轴的受力分析示意图；

图4是本发明的活塞连杆组的第一实施方式的不包括曲轴的仰视图；

图5是本发明的活塞连杆组的第二实施方式的结构示意图；

图6本发明的活塞连杆组的第二实施方式曲轴的受力分析示意图；

图7是本发明的活塞连杆组的第二实施方式的结构的俯视示意图；

图8是本发明的活塞连杆组的第二实施方式中扭杆弹簧的结构示意图。